瀝青的長期老化評價方法
相對于拌和和鋪筑過程的短期老化(STOA) 而言, 瀝青在路面使用過程中的老化是一個漫 長的過程, 所以稱為長期老化(L TO A) 。在相當長的時間內, 對瀝青老化的研究都集中在短期 老化上,對長期老化的研究進展,收效甚微。 早期對瀝青的長期老化試驗方法的研究集中所模擬自然環境條件,采用類似于塑料、高聚 物的老化方法, 也有的直接采用在室外暴曬的試驗方法。ASTM(D 1670) 有一個加速老化試驗 方法是供屋面防水瀝青用的,一些國家也參照此方法進行道路瀝青加速老化試驗。在我國,早 在60年代,交通部公路科學研究所就添置了能模擬日曬、雨淋、紫外光等自然環境的老化箱, 后來山西省交通科學研究所還研制成功了模擬氣候條件的加速老化試驗儀,但真正用于試驗 則很少。 在日本,對各種模擬氣候的加速老化條件,如碳弧燈、氙燈、紫外光等各種光源的老化條件 進行了深入的研究,尚無結論,最終未能成為為生產單位所接受的標準試驗方法。 因此,許多學者進行瀝青的加速老化試驗主要還是對不同瀝青品種的老化性能的定性比 較上。 直至20世紀90年代美國SHRP成果SUPERPAVE提出壓力老化試驗(Pressure Aging Ves- sel, 簡稱PAV) 后, 長期老化試驗方法才成為為公眾所接受的標準試驗方法8] 。SHRP研究認 為,瀝青結合料老化主要是基于兩種不同的機理:瀝青中輕質油分的揮發和與環境中的氧起反 應。在熱拌和鋪筑過程中,由于有高溫熱氣流的存在,結合料的老化按這兩種機理發生老化, 采用旋轉薄膜加熱試驗是適宜的。在路面竣工后,雖然老化仍然繼續進行,但使用溫度較低, 揮發已經不再是主要的了,氧化機理將占主要的地位。瀝青結合料是由有機高分子組成的,能 同環境中的氧氣發生氧化反應使瀝青變硬變脆,形成時間性氧化硬化或老化硬化,雖然在溫暖 氣候條件下氧化較快,但氧化硬化的過程相當緩慢,且與路面的壓實情況和空隙率關系甚大。 應該著重指出的是, 美國SHRP研究計劃在 壓力氣 提出瀝青結合料路用性能規范時曾經列人 度監控 了老化指數的指標,試驗根據西部研究院J. cl eine Petersen的方法進行, 瀝青試樣暴露在 43.3℃的高壓氧狀態下。據認為現行老化試 驗的高溫狀態將破壞瀝青的結構硬化(位阻 面青試樣 變硬)使試驗不大準確。新的老化試驗方法 反映了路面5年的老化情況,一般瀝青路面 的老化發生在頭5年內,而疲勞開裂則通常 壓力老化 試樣架 在老化以后才發生。
回收瀝青的針入度隨著路齡的增加而降低,軟化點與粘度隨路齡的增長而升 高,延度隨路齡的增加而減小,兩種瀝青的大致趨勢一致,尤其是開始30個月變化最快,以后 就漸漸速度減慢趨于穩定了。至于使用30個月之后各項數據有系統反彈,顯然是回收瀝青不 當造成的。結果表明單家寺瀝青有較好的低溫延度,路面完好未裂,而勝利瀝青的15℃延度 很小,因而路面開裂嚴重。同時單家寺稠油瀝青的軟化點和粘度始終大于勝利瀝青,反映了較 好的高溫穩定性。 對不同路齡回收瀝青的化學組成進行了四組分分析,以了解瀝青在使用過程中化學組成